室温超导又火了!实验很难做,应用还很遥远

潮新闻客户端 记者 甘居鹏

图据视觉中国


【资料图】

近日,韩国、美国、中国多个科学团队宣称室温超导领域有了新进展,将“室温超导”这一概念推向风口浪尖,并迅速传导到了资本市场。

因名字沾光,美国超导(AMSC)近日股价疯涨,8月2日曾大涨60%。A股市场上,超导概念股同样备受关注,国缆检测、法尔胜、中孚实业、百利电气均已连续两日涨停。

超导,意为“超级导电”,属于物理最大、最重要的分支学科之一的凝聚态物理学,而室温超导是凝聚态物理学的“圣杯”之一。室温超导体的应用非常广泛,但室温超导目前是否有实质性进展,仍需要更多验证。

“常压”“室温”不可兼得

今年7月,韩国一个科学团队发布论文称,合成了全球首个室温常压超导体LK-99(一种掺杂铜的铅磷灰石),临界温度(Tc)为127℃。

消息一出,物理界一片沸腾,期待和质疑也随之而来。

不过据媒体最新报道,韩国团队的成员表示,论文存在缺陷,系团队中的一名成员擅自发布,目前团队已要求下架论文。

超导现象被发现距今已超过百年。1911年,荷兰莱顿大学的H.K.Onnes研究团队发现金属汞在4.2K(热力学温度,下同),相当于-268.8℃以下时电阻突然消失为零,此为“超导现象”。

此后100多年的时间里,数以千计的超导材料不断被发现,包括单质金属、合金、过渡金属硫族化物/磷族化物等。

一般来说,只有在极冷的温度或超高压力下才能观察到超导性,这也使实验材料无法用于长期、常规的应用。

根据中国科学院物理所的科普文章,临界温度高于300K(26.85℃)的超导体称为室温超导。目前室温超导体都需要极高压下才可以室温超导,常压室温超导仍然任重道远。

韩国团队之后,7月31日,美国顶尖实验室劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的研究院又发表论文表示,其使用了密度泛函理论(DFT)和GGA+U方法进行了计算,为近期韩国团队所谓的“室温常压超导材料”提供了理论依据。

8月1日,华中科技大学研究团队发布视频,称复现韩国室温超导材料,证明了抗磁性,但未证明其零电阻特性。

“抗磁性只是超导的一部分,但零电阻性能没有被证实。每个实验团队使用的样品和方法都不一样,目前都没有实质性进展,需要时间不断论证,摸索经验。”浙江大学杭州国际科创中心求是科创学者汪华对记者表示。

室温超导离应用还很遥远

室温超导的难点是什么?

“超导是一个量子现象,与温度是不太兼容的,温度越高越不易出现超导,它有一个本质的矛盾在里面。但也是有可能的。”汪华介绍道。

寻找更好的材料,摆脱低温环境限制,是超导科学家孜孜以求的梦想,也是领域内最大的挑战之一。

“为什么大家期待室温超导?因为超导有低温的‘枷锁’,必须要制冷,就有一定的成本。但如果要实现室温超导,又加了高压的‘枷锁’。在我看来,对于实用化而言高压比低温更难获得,超导实用化装置里带着这么高的压强,犹如布了一个炸弹。”上海超导科技股份有限公司(下称“上海超导”)总裁朱佳敏对记者表示。

据了解,超导材料有成千上万种,但真正实用化超导材料的并不多,主要分为低温超导、高温超导。直到20世纪60年代,低温超导线材才慢慢成熟。

“以前要达到低温,需要用昂贵的液氦,制冷成本非常高。1986年,科学家首次发现高温超导材料,将临界温度大幅提高,可以使用低价的液氮,极大地拓展了超导的应用场景。”朱佳敏介绍,经历了30多年的发展,我国高温超导行业已经发展到了第二代高温超导带材,并实现量产,中间经过了非常漫长的过程。

图据上海超导官网

如今,上海超导生产的第二代高温超导带材已应用于超导电力、超导磁体、可控核聚变等领域。“除了超导电力设备,超导还广泛应用于能源、交通、医疗、大科学装置等领域。”朱佳敏说。

汪华也表示:“超导可以应用在磁悬浮列车、核磁共振、电力设备、量子计算机等领域,室温超导体如果能够量产的话,将对人类生活产生重大的影响。”

多家上市公司回应“炒作”

尽管科学界对室温超导仍存在大量争议,但资本市场上“超导概念股”仍在炒作中。

浙商证券指出,室温常压超导的实现有望引领新一轮工业革命,路虽远,行则将至。尽管目前相关技术仍不成熟可靠,但每一点技术革新的可能都值得持续关注。

同花顺梳理了一份“室温超导概念股”名单,包括西部超导、永鼎股份、联创光电、金杯电工、创新新材、精达股份、宝胜股份、中孚实业、百利电气、中天科技、东方钽业。

从8月1日和2日的A股市场表现来看,国缆检测、中孚实业、百利电气已连续两个交易日涨停,其余个股均有所回落。

对于火爆的行情,多家“室温超导”相关公司进行了公开回应。

目前联创光电已具备高温超导感应加热设备生产能力,此前推出了全球首台兆瓦级高温超导感应加热设备。

联创光电表示,短期来看,室温超导对公司而言可能是一个热点,但对业务而言并没有很快的促进作用。因为新材料从出现到真正实现工业应用,可能需要二三十年的时间。据悉,目前该公司选择使用高温超导,是因为高温超导的载流特性和制冷条件都是比较起来更优的选择。

永鼎股份表示,公司业务涉及第二代高温超导带材,已形成收入,该业务是公司近年重点发展的方向。公司认为,韩国团队所提及的室温超导属于偏概念,还处于实验室阶段,需要反复论证,距离落地及商业化还需要较长时间。

西部超导也表示,该项技术目前还在实验阶段,公司不便做太多评价,正在密切关注。

中孚实业回应投资者称,公司目前没有室温超导技术,目前只有高温超导电缆示范工程项目,应用在自用的电解铝供电环节。

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